[发明专利]超软热塑性弹性体

说明书

优先权要求

本申请要求于2010年5月5日提交的美国临时专利申请序列号61/331,449（代理机构案卷号12010011）以及于2011年1月28日提交的美国临时专利申请序列号61/437,342（代理机构案卷号12011002）的优先权，它们都通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及热塑性弹性体、聚合物配混物，其显示了弹性同时保持热塑性，其还具有非常低的硬度值并且是粒料形式。

技术背景

聚合物领域已经取得迅猛发展，使材料科学从19世纪的木材和金属转变为20世纪中叶使用热固性聚合物再转变为20世纪后期使用热塑性聚合物。

热塑性弹性体（TPE）将诸如硫化橡胶等热固性聚合物的弹性性质与热塑性聚合物的加工特性的益处组合起来。

通常，以间歇法在釜中制备软TPE配混物，之后装在罐中或者进行水下造粒。间歇法具有长循环时间（~3小时或更长时间），并且由于釜中混合桨叶的低剪切导致使得混合成分难以均化，由于氧化导致混合成分泛黄（除非使用氮气或者二氧化碳保护），并且由于难以对所述反应釜和相关管道进行清洁导致了污染。

另一方面，如果双螺杆挤出机和其他高剪切混炼机（例如Farrel牌连续混炼机、Buss牌共捏炼机）可用于对这些软TPE配混物进行混合，混合会在短时间内，连续产生均匀混合物，还提供了不泛黄、无污染的最终产物，结果是降低制造成本。

双螺杆挤出机和其他高剪切混合设备目前的缺点是，它们不能处理本来存在于软TPE配混物中高含量的油，例如大于84重量%的油，因为高于某一重量%的油，则在挤出机内存在成分滑移。不能获得混合物的均匀性。

尝试使用特殊混合元件的特殊的螺杆设计；还尝试在挤出机进料口的挤出机下游的不同位置注入油。

目前，仍然以前述的间歇法进行软TPE配混物的制备。

发明内容

本领域需要的是以粒料形式制备TPE配混物的经济和连续的新方法，得到适用于以后模塑、挤出、压延或者其他再成形过程以形成最终塑料制品的均匀的TPE配混物。

本发明通过确定TPE和油类增塑剂的组合解决了该问题，所述油类增塑剂具有的特性足以使得这些成分的配混形成非常软的TPE配混物，该TPE配混物易于以粒料形式用于进一步加工成最终塑料制品。

本发明的一个方面是低硬度热塑性弹性体配混物，其包含(a)含苯乙烯的热塑性弹性体，其重均分子量大于200,000，并且吸油时间小于900秒，以及(b)重均分子量小于400的油类增塑剂，该油类增塑剂以配混物85至91重量%范围的量被吸入所述含苯乙烯的热塑性弹性体中。

本发明的另一个方面是由TPE配混物再成形得到的低硬度塑料制品。

参考以下实施方式，本发明的特征将变得显而易见。

发明实施方式

很感兴趣的是使用苯乙烯嵌段共聚物（SBC）以及石蜡/白色矿物油类增塑剂来制备非常软的TPE配混物。SBC与这类油是相容的，具有超过85%的油的组合物目前可用于本发明，产生肖氏OO硬度小于或等于25肖氏OO的凝胶，其在最终使用的应用时在45°F至110°F温度范围内不渗出油。

SBC与油的相容性由SBC的中间嵌段的化学特性产生，所述SBC的中间嵌段的化学特性与白色矿物油的化学特性非常类似。油的分子量越低，相容性越好。

一些SBC的其他特性是它们可以“碎屑”形式得到，该形式是非常多孔的（非常类似于海绵），使得碎屑可以物理方式吸收大量的油类增塑剂并在高强度混炼机中混合之后仍然看上去干燥或者人摸上去不光滑。

SBC碎屑吸油的能力对于本发明是重要的，因为可以容易地对浸油碎屑进行运输和将其进料到上述的高剪切混炼机中并随后（以分子水平）进行均化，然后象任意其他挤出产品一样进行造粒。可以使用经济的连续挤出。与装在罐或者纸盒或者其他类似的包装相比，粒料形式的软TPE配混物是非常优选的。

如果碎屑形态与油粘度没有很好的匹配，会得到油的（“湿的”）碎屑或者完全吸油和达到干燥所需的混合时间长于经济实用的混合时间。在任意情况下，该方法则会效率较低。然而在大多数情况下，当高于约80重量%的油（碎屑被油饱和）时，可能的结果是油的碎屑，不能将其进料到用于配混过程的挤出机进料口以产生造粒的TPE配混物。